矿粉在混凝土中的应用

矿粉在商品混凝土中的应用2008-12-2606:04:42|分类：混凝土理论知识|标签：|字号大中小订阅矿粉在商品混凝土中的应用钮明琴[摘要]本文介绍了矿粉在商品混凝土中的试验和应用情况，并分析了矿粉对混凝土性能的影响，说明采用矿粉取代部分水泥，可改善混凝土拌合物性能、保证中长期力学性能、提高抗渗性能。同时介绍了矿粉在商品混凝土应用过程中应注意的问题。[关键词]商品混凝土；抗压强度；矿粉；活性指数0前言近年来，随着东园西区创建、房地产开发以及城市基础设施建设的全面发展，苏州市商品混凝土行业快速发展，但竞争非常激烈。要想在这一市场中占得一席之地，第一，必须确保混凝土的质量并提供优质的服务，树立企业品牌形象，扩大市场影响力；第二，在保证质量的前提下，控制产品的成本，理论上可通过使用高效减水剂和矿物掺合料降低单方水泥用量。但就目前情况而言，聚羧酸盐类等高效减水剂价格昂贵，且商品混凝土中C25~C40中低强度等级占绝大多数，使用后成本反而提高；粉煤灰的应用技术已经非常成熟，但其强度发展慢，在掺量上又有严格的限制，很难再有潜力可挖，而矿粉胶凝系数高、强度发展比粉煤灰快，可改善混凝土拌合物性能和长期性能，同时，矿粉与水泥存在一定的价差，等量取代后经济效益是显而易见的。因此，矿粉已成为理想的掺合料逐渐被广大混凝土企业采用。我们在矿粉的应用方面作了一些试验工作，并通过工程应用得到一些体会，本文就此方面情况作以介绍。1试验用原材料1.1矿粉：南京梅宝新型建材有限公司生产，S95级，其性能见表1表1矿粉性能主要化学成分比表面积(m2/kg）密度(g/cm3)烧失量/%Cl–/%SO3/%流动度比/%活动指数SiO2Al2O3CaOMgO7d28d32.915.3637.0410.524362.90-0.380.0070.0710576.21071.2水泥：苏州天山水泥有限公司生产，普通42.5级，其性能见表2表2水泥主要物理性能标准稠度用水量/%安定性抗折强度/MPa抗压强度/MPa3d28d3d28d28.6合格6.08.728.456.01.3粉煤灰：苏州望电粉煤灰分选厂生产Ⅰ级灰，其主要性能见表3表3粉煤灰性能细度（45μm筛子）/%烧失量/%需水量比/%SO3/%9.64.72950.141.4砂：天然河砂，其主要性能见表4表4砂的主要性能细度模数含泥量/%泥块含量/%表观密度g/m32.50.5026301.5碎石：湖州5mm~31.5mm连续级配碎石，其主要性能见表5表5碎石的主要性能含泥量/%泥块含量/%压碎指标/%针片状颗粒含量/%表观密度g/m30.205.26.326801.6外加剂：苏州工业园区同盛新材料有限公司生产的TS301高效减水剂，掺量为c×1.5%时，减水率为18%2试验方法配合比设计参照JGJ55-2000并结合经验进行；拌合物坍落度及和易性观察根据GB/T50080-2002进行；抗压强度测定根据GB/T50081-2002进行；耐久性测定根据JGJ82-85进行。3混凝土配合比及性能试验3.2混凝土配合比(粉煤灰掺加比例固定)及部分性能试验，详见表6及图1~图4，分析如下：3.1.1水胶比较大时（本试验中为0.60,0.52,0.42），矿粉等量取代部分水泥，随着矿粉掺量的增加，3天、7天强度近似线性降低；28天、60天强度，当掺量为30%以下时，变化不大，随着掺量的增加略有上升，至30%时最高。3天、7天强度与28天、60天强度结果比较，可见随着矿粉掺量的增加，强度增加幅度增大，即矿粉掺量对后期强度的影响逐渐变小。3.1.2水胶比较小时（本试验中为0.35），矿粉掺量为0-30%时，随着矿粉掺量的增加，7天、28天强度递增，掺30%时最高，但掺30%时粘性较大，因为矿粉比表面积超过400m2/kg，在某合适掺量时，因为它的微集料效应具有一定的减水和增加流动性功能，但在高强度混凝土（低水胶比）中，掺量太大更增加了粘聚性，易造成泵送和施工困难。3.1.3矿粉等量取代部分水泥配制混凝土，达到相同的坍落度时，比基准混凝土的需水量低，且置换率越大，需水量越小。实际试验和应用中，为达到相同的坍落度，可调整用水量或外加剂用量。在中低强度混凝土（较大水灰比）中，随着矿粉掺量的增加，调整用水量或减水剂用量，混凝土达到相同的坍落度时，流动性增大。3.2抗渗性能试验为了验证掺矿粉混凝土的抗渗性能，我们采用水胶比为0.42，矿粉掺量为0和25%的配合比各成型了一组6个混凝土抗渗标准试件，标养28天后进行抗渗试验，试验水压从0.1MPa开始，每隔8h增加0.1Mpa，逐级加压1.4Mpa并持压8小时后停机，此时两组试件顶面均无渗水现象，劈开后观察渗水情况，不掺矿粉的试件渗水高度在30mm-50mm之间，矿粉掺量25%的试件渗水高度在0-10mm之间。说明用矿渣微粉配制的混凝土密实性好，抗渗透能力强，适用于钢筋混凝土防水结构。表6混凝土配合比及性能水胶比矿粉掺量/%水泥矿粉粉煤灰水TS301/%坍落度/mm和易性混凝土抗压强度/MPaR3R7R28R600.600249-591851.1180粘聚性一般17.224.133.2-2020160571801.118514.221.636.6-3017190571801.119012.620.837.2-40141120571801.018011.419.636.4-0.520295-611851.5180和易性良好-30.741.645.51523552591801.5180-28.741.847.02022069571801.5190-28.140.944.82519684571751.5180-27.740.945.230179101571751.5185-25.843.246.035162118571751.5195-24.838.743.840145135571751.4185-23.638.542.750112168571751.4195-22.038.042.10.420378-621851.8190和易性优，掺矿粉扩展度≥500mm-40.052.661.62028386601801.8190-32.351.659.630234125581751.8180-31.252.262.835213146581751.8190-30.248.060.540192167581751.6190-27.847.860.250146202571701.6180-25.444.857.50.350443-661782.0185粘性大40.151.265.4-2032998641722.0200不粘37.651.064.1-25298120621682.0200稍粘37.653.168.7-30268141611652.0185粘性大34.853.871.5-抗压强度MPa抗压强度MPa矿粉掺量/%矿粉掺量/%图1水胶比0.60图2水胶比0.52抗压强度MPa抗压强度MPa矿粉掺量/%矿粉掺量/%图3水胶比0.42图4水胶比0.354．工程应用某高层住宅，基础承台设计强度等级C40，结构厚1.8m，综合考虑（特别是水化热），混凝土掺用了30%的矿粉；地下室墙板至转换层梁板设计强度等级均为C50，主要考虑到粘聚性，混凝土掺25%的矿粉，配合比如表7。表7强度等级水泥矿粉粉煤灰水TS301C40234125581757.51C50303122631669.76混凝土具有良好的工作性能，物理力学性能和耐久性能，完全满足《混凝土结构工程施工质量验收规》GB50204-2002的要求。同时，工程感观也非常好，受到使用方业主的好评。5.矿粉在商品混凝土中应用时应注意的问题。5.1注意矿粉掺量矿粉等量取代部分水泥时，随着掺量的增加，混凝土早期强度几乎线性下降，而目前各工程工期紧、施工进度快是普遍现象，两者是一对矛盾。另外，水胶比较小时，随着矿粉掺量的增加混凝土粘度增大甚至板结抓底；水胶比较大时，矿粉掺量过大，易产生离析。因此实际使用时，应根据工程进度、强度等级、结构特点、气候状况等的不同，合理地确定矿粉掺量。5.2加强矿粉复检工作目前市场上供应的矿粉有大型立磨生产的，也有球磨机(部分为水泥球磨改造)生产。相比而言，大型立磨由于其先进的生产工艺，矿粉的细度非常稳定，而球磨矿粉的细度难以达到要求，也难以长期稳定。建议商品混凝土企业优先选用立磨矿粉。矿粉一般需复检活性指数与流动度比，但这两项指标与检验用的水泥有很大的关系，同一矿粉采用不同对比水泥时，检验出的结果会有很大的不同；即使采用同一水泥，由于批次不同，结果有可能也不同。所以商品混凝土企业应该用实际使用的水泥作对比，并且多试验多分析，特别是在选用不同厂家生产的水泥前，必须先用该水泥作对比水泥进行试验。5.3注意调整混凝土的凝结时间矿粉对混凝土的凝结时间与不掺矿粉的普通混凝土相比，具有一定缓凝效果。因此，应注意调整混凝土的凝结时间，特别是日平均温度不足10℃时，应调整混凝土配合比，降低混凝土中矿粉掺量(甚至不掺)或改变外加剂的品种来调整凝结时间。5.4注意混凝土的养护矿粉、粉煤灰复掺混凝土对养护条件要求更为苛刻，应加强与施工方沟通，确保混凝土的养护条件和养护时间。只有充分的养护才能发挥掺合料的作用。6.结论6.1矿粉取代部分水泥，能减少水化热，延缓凝结时间，改善混凝土的工作性能，提高抗渗性。6.2矿粉取代部分水泥，混凝土早期强度与掺量有关，一般呈下降趋势，但对28天及长期强度的影响逐渐变小。30%掺量时，28天强度最高。6.3采用矿粉可以利用工业废料，保护环境，符合国家可持续发展的战略要求。对企业来说，也是降低成本的一项有效措施。